Der Orbiter von ExoMars-2016 ist mit vier Instrumentengruppen ausgerüstet, die der Fernerkundung des Mars und seiner Atmosphäre dienen. NOMAD und ACS sind Spektrometer, die im infraroten, sichtbaren und ultravioletten Licht die Zusammensetzung der Marsatmosphäre untersuchen. Der Neutronendetektor FREND untersucht den chemischen Aufbau der festen Marsoberfläche, während CaSSIS ein hochentwickeltes Kamerasystem zur räumlichen Kartierung des Planeten ist